稿件來源：中國煤炭報

變被動應對為主動治理

——冀中能源峰峰集團大社礦采用超前長壁注漿法治理片幫冒頂側記

“得抓緊時間打完這組長壁注漿孔，更有效地防治煤壁片幫。”扛起鉆具，李振明走得飛快。他要趕在下班前，打完最后一組注漿孔。

李振明是冀中能源峰峰集團大社礦一采區班長。自從采用了超前長壁注漿法治理片幫冒頂，他們的工效提高了，干勁也更足了。

超前長壁注漿法是大社礦應用于極破碎厚煤層回采工作面的一種全新生產工藝。這在冀中能源集團尚屬首家。此法不僅簡化了工序流程，還有效減小了工作面干擾，特別是在工作面頂板治理、提升回采效率方面具有較高應用價值。在日前召開的冀中能源 2024 年度科學技術大會上，大社礦主導實施的“頂幫片冒采煤工作面超前長壁注漿治理研究與應用”項目從 177項創新成果中脫穎而出，獲得創新獎。

老方法已不適應新情況

“工作面片幫、冒頂與地質條件有直接關系。”談及地壓，大社礦生產技術部主管技術員王言波說。

大社礦有 65 年開采史，目前已進入生產末期。前期開采帶來的地質擾動，造成井下巷道位移、彎曲，甚至影響地表的穩定性。

王言波認為，普遍采用地面注漿方式實施的瓦斯區域治理工程，對回采工作面頂板安全也有直接影響。“每天注入近 4000 噸水與粉煤灰的混合漿料，經年累月產生的壓力自然而然作用于煤層，增大了頂板負荷及巷道地壓。”王言波說。

921103 工作面是大社礦主采工作面，長度近 150 米，設計采用 100 架液壓支架。受區域地質條件影響，在第 60 架支架至第 100 架支架的60 米范圍內，出現經常性碎砟片幫，導致月推采只有 25 米。

“支架上留不住砟、留不住煤，造成大面積倒架歪架，增加了回采過程中的拉架難度。”大社礦一采區主管技術的副區長胡斌說，以往處理此類片幫溜砟，主要采用及時移架支護頂板、提高支架初撐力和支護阻力、提高煤壁煤體強度等被動應對的處理方式，“出了大力、流了大汗，收效甚微”。

王言波表示，為提高工作面煤體強度，幾年前，他們引入業內廣泛應用的使用化學材料注漿的工作面短壁注漿法治理片幫冒頂。只需在煤壁、頂板鉆出的注漿口內注入化學漿料，30 分鐘至 60 分鐘就能反應、凝固，進而穩定煤層壓力。

但在實際應用中，胡斌發現了種種弊端。“一是化學漿料成本過高，每噸售價超過 2 萬元；二是只能利用設備檢修時間在工作面注漿作業，無法與生產班組平行施工，且治理區域面積小，僅能加固工作面前深度 4 米左右的煤體；三是在井下限員情況下，每班仍需 3 個作業地點 9 人同時作業，占用大量人力。”胡斌坦言，化學注漿法產生的局部高溫，有引發煤層自燃的重大安全風險，是急需解決的難題。

注漿加固與工作面回采平行作業

大社礦礦長申扎根始終詬病這種“兵來將擋、水來土掩”的被動應對方式。他試圖尋找一種既能安全注漿，又能使注漿加固與工作面回采平行作業的新模式。

“如果將化學注漿料更換為超細專用水泥呢？”一次井下帶班，申扎根在一處水泥注漿治水作業點駐足，扭頭問王言波。

“理論上可行，這樣既能降低材料成本，又能從根本上杜絕煤體發熱自燃。”王言波接過話茬后若有所思，“不過，仍需一種能夠促其快速凝固的添加劑作為輔料。”

大社礦的治理思路被專家肯定。專家推薦他們嘗試用超前長壁注漿法治理工作面片幫冒頂。

所謂超前長壁注漿法，即在平行于工作面前方煤壁 10 米處開孔打鉆。“以 921103 工作面為例，該工作面煤壁片幫冒頂長度為 60 米，我們將鉆孔深度設定為65米至70米 。”王言波說，注漿初期，他們采用平行鉆孔進行注漿，由于注漿量較少，鉆孔布置較頻繁。為提高效率，中期改為斜孔注漿。在工作面臨近結束時，縮短超前距，恢復為平行鉆孔注漿。

具體施工由胡斌完成。他將鉆孔間距調整為10米，選定“玻璃酸”為超細水泥漿的凝固輔料。通過初期注漿觀察，胡斌分析認為，6米至8米處易受采空區頂板跨落影響。“我們在鉆孔超前工作面煤壁7米至9米處對裂隙進行注漿，煤體、頂板‘吃’漿量及凝固效果最佳。”胡斌說。

李振明擺脫了一成不變的檢修班下井作業習慣，他將9個工友分為3個班輪換作業。

“由于作業空間大、設備功率足，1 個注漿作業點就能解決整個工作面的片幫冒頂問題。”李振明說，由于長壁注漿是在超前工作面 10 米的運料巷作業施工，實現了與采煤班組互不干擾、平行作業，還提升了注漿效率及質量。

“只有在工作面局部壓力不穩定時，我們才會將短壁化學注漿作為補充處理措施。”李振明說。

超前長壁注漿法推而廣之

8 月，采煤區生產任務超額完成，輕松向前推進了 50 米。礦上給了嘉獎，胡斌連走路都哼著小曲兒。閑暇時間，他掰著手指為記者算起了賬。

“你看，采用短壁注漿法的注漿費用是每米3萬元，現在將短壁注漿法與超前長壁注漿法相結合，注漿費用是每米1.4萬元，算下來每米注漿費用少投入1.6萬元。”胡斌講得眉飛色舞，“還以921103工作面為例。工作面月人工費用是 110萬元，我們測算采用超前長壁注漿法后能夠減少推采時間3.8 個月，這樣可減少人工費用418 萬元。”

為此事興奮的還有房春雨。他是大社礦機電科科長，負責整個礦井原煤、矸石提升工作。房春雨直觀地感受到，采用超前長壁注漿工藝后，提升機電費明顯降低了不少。

在房春雨看來，采用此工藝后，減少了工作面片幫掉砟，每天主、副井減少的矸石提升量在400噸左右，占總提升量的 13.4%。“僅此一項，1天就能節省電費 382.7 元。你可別小看這 382.7元，如果按照 921103工作面減少推采時間 3.8個月計算，總計可以節省電費 4.36 萬元。”房春雨說。

與之毗鄰的羊東礦地質構成、煤炭賦存與大社礦相似。這段時間，峰峰集團總工程師郝永軍忙于在羊東礦推廣超前長壁注漿法。“超前長壁注漿法開創了工作面煤壁破碎治理的新模式，由被動處理轉變為主動超前治理，提高了生產安全保障能力，解決了復雜情況下破碎煤體加固難題，改善了作業環境，降低了煤壁片幫傷人幾率。”郝永軍表示，該工藝如在羊東礦試驗成功，大社、羊東 2 礦預計可減少注漿、人工、材料費用近 4000 萬元。（王海）